Tipologie di degrado negli edifici

La fisica riconosce che "nessun fenomeno fisico spontaneo è reversibile", quindi "qualsiasi azione, incluso il naturale invecchiamento, causa una modificazione irreversibile", dunque anche in ambito edilizio, al pari che in ambito conservativo, si è obbligati a fare i conti con questa realtà.

 

Da qui si evince che qualsiasi opera d'arte o manufatto di ogni genere, al pari di quanto accade agli esseri viventi, nel tempo subisce delle inevitabili modificazioni, che non possono essere evitate, ma solo rallentate.

Da numerosi studi ad oggi eseguiti, si è compreso chiaramente che si può fare moltissimo per migliorare le condizioni di conservazione, in quanto le nuove metodologie e tecnologie permettono di individuare degradi e cause al loro insorgere, anche se, di contro, tecnologie sofisticate richiedono tecnici con un elevato grado di specializzazione e costi talvolta molto elevati per un corretto funzionamento.

Ogni materiale tende naturalmente a raggiungere un equilibrio con l'atmosfera, e più nello specifico, con le condizioni microclimatiche dell'ambiente in cui è inserito.


La condizione di equilibrio si intende riferita sia alla temperatura che all'umidità, il che significa che un oggetto raggiunge naturalmente la temperatura dell'ambiente ed inoltre assorbe o rilascia il vapore acqueo presente nell'aria.

Per maggior chiarezza, si può affermare che ogni materiale ha una propria specifica capacità di resistere alle variazioni delle condizioni microclimatiche in cui si trova inserito, e che tali variazioni sono alla base dei fenomeni di degrado cui esso incorre.

 

Le variazioni climatiche o microclimatiche, ossia delle condizioni di temperatura ed umidità relativa, sono cicliche e vengono denominate termoigrometriche.

 

 


Un insieme di fattori è alla base dei cicli termoigrometrici, responsabili del maggiore o minore degrado dei materiali in funzione sia della loro "ampiezza", ossia della differenza più o meno ampia tra i picchi di valori registrati, che della frequenza con cui occorrono, che dalla loro durata.

Ad essi sono infatti associati una lunga serie di fenomeni di degrado quali, ad esempio, stress, alterazione della struttura del materiale, trasporto di sali e deposizione di inquinanti.

 

Qui di seguito si riporta una breve disamina di alcune delle cause di degrado più frequenti nel nostro clima, seguite da alcuni esempi degli effetti sui materiali.

Cicli termoigrometrici e materiali

Come accennato in precedenza, tutti i materiali utilizzati per la costruzione di edifici ed opere d'arte in genere rispondono ai cambiamenti di temperatura ed umidità relativa.

Una variazione di temperatura innesca una conseguente variazione dimensionale in qualunque materiale, l'entità di quest'ultima dipende dal coefficiente di espansione proprio del materiale.

Quando un materiale è sensibile alle variazioni di umidità relativa (definiti materiali igroscopici), ebbene questo tende ad assorbire o rilasciare nell'ambiente umidità, fino al raggiungimento della condizione di equilibrio.

Il contenuto igrometrico di equilibrio dei materiali igroscopici è determinato dall'umidità relativa, ossia:

 

  • quando il livello di umidità nell'ambiente aumenta il materiale assorbe acqua e si gonfia,

 

  • quando l'umidità diminuisce il materiale si asciuga e si ritira.

 

 


A seguito di queste considerazioni bisogna aggiungere che con il passare del tempo i materiali perdono la loro elasticità originaria, risultando ancora più sensibili alle variazioni termoigrometriche ambientali.

Più nello specifico va detto che dei cicli rapidi (ad esempio forti escursioni termiche nell'alternarsi di giorno e notte) determinano espansioni differenziali e stress particolarmente dannosi per gli strati superficiali dei materiali e dei manufatti in genere.

In pratica, dunque, i cicli termoigrometrici inducono una serie di meccanismi di alterazione meccanica e accelerano le rotture per fatica nei materiali sensibili.

Più veloce risulta essere il ciclo, più ripida la parte anteriore della propagazione dell'onda termica all'interno del materiale e maggiore è la forza con cui il materiale reagisce (ritirandosi oppure allungandosi) e dunque più veloce sarà l'invecchiamento e il danno nello strato superficiale.

A fini conservativi è dunque di fondamentale importanza che temperatura ed umidità relativa rimangano il più possibile costanti, ciò è garanzia della stabilità del contenuto igrometrico dei materiali e, come si è visto, della loro stabilità dimensionale.

Crepe e distacchi causati da cicli di umidificazione e disseccamento su dipinti, superfici decorate e legname da costruzione

Trasporto di particelle e batteri negli ambienti interni (nell'aria e sulle superfici)

Un secondo aspetto da considerare quando si parla di fenomeni di degrado riguarda l'annerimento delle superfici, che avviene a causa dei movimenti dell'aria, in particolare della presenza di aria calda che trasporta particelle di polvere, fumo, e batteri che, lambendo le superfici più fredde, si depositano su queste ultime.
 

In un ambiente circoscritto gli squilibri termici tra le superfici causati da irraggiamento solare attraverso le parti trasparenti dell'edificio o da sistemi di riscaldamento (in particolare dai sistemi ad aria calda) sono causa di formazione di moti convettivi, i quali generalmente aumentano i fenomeni di deposizione con il risultato di deturpare e contaminare le superfici decorate ed ogni oggetto presente.

Da quanto esposto si evince la necessità di ridurre il più possibile la presenza di moti convettivi attraverso l'eliminazione di fonti di squilibrio termico, il che risulta molto difficile in ambienti predisposti per l'uso antropico continuativo (ambito dell'edilizia civile).

 

Ciò nonostante, ogni intervento deve tenere conto anche di queste problematiche e le soluzioni devono essere consapevolmente valutate prima di essere messe in atto.

In edilizia civile:

In edilizia civile, va segnalato, generalmente non si tiene in grande considerazione questa serie di problematiche, relegandole all'ambito conservativo. 

 

I fenomeni sopra descritti, a torto, non sono ritenuti pericolosi per la salute degli abitanti.

Leggendo sul sito del Ministero della Sanità, invece, si apprende che sono tra le cause di inquinamento degli ambienti confinati (indoor), responsabili di varie patologie polmonari e cardio-cicolatorie.

Per approfondimenti consultare il sito del Ministero della Sanità:

http://www.salute.gov.it/portale/temi/p2_6.jsp?lingua=italiano&id=4389&area=indor&menu=vuoto

 

Concludendo:

La lezione che si apprende è che quanto di negativo può accadere ai materiali in un ambiente con condizioni termoigrometriche non adeguate, per gli utenti, allo stesso modo, può divenire causa di discomfort e generare patologie.

La soluzione a queste problematiche è data dal mantenimento di condizioni idonee costanti nel tempo.

Ciò si ottiene sfruttando o progettando un involucro edilizio con caratteristiche fisiche favorevoli (vedi edifici massivi) e/o mediante l'impiego di sistemi di trattamento dell'aria interna (vedi ventilazione meccanica controllata). 

Da considerare, in entrambi i casi, i costi dell'intervento, i costi di gestione e la durabilità.  

Trasporto di particelle mediante moti convettivi dell'aria riscaldata e relativo annerimento della muratura

Annerimento della muratura nel punto freddo dovuto al deposito di particelle ed alla maggior umidità presente localmente.

Superfici decorate annerite prima e dopo il restauro.

Umidità negli ambienti interni

Un terzo aspetto di grande interesse che riguarda l'insorgere di fenomeni di degrado è dovuto all'eccessiva presenza di umidità nell'ambiente.

 

Quando il grado di umidità relativa dell'aria e/o il contenuto di acqua nei materiali è troppo elevato, si innescano varie tipologie di degrado che è possibile inquadrare in fenomeni di:

  • ossidazione e corrosione delle parti metalliche,

  • degrado biologico con deterioramento delle sostanze organiche e/o colonizzazione microbiologica delle superfici,

  • efflorescenze sulle superfici murarie, deterioramento e distacco di intonaci e murature a seguito della migrazione di sali disciolti su strutture troppo umide.

Eflorescenze, deterioramento e distacco:

Per quanto concerne le efflorescenze ed il deterioramento di intonaci e murature, si tratta di fenomeni che dipendono dall'adsorbimento di acqua con sali disciolti in essa naturalmente presenti nel terreno.

L'unico rimedio possibile è allontanare le cause, ossia di predisporre terreno drenante ed opere di scarico delle acque piovane o allontanamento di corsi d'acqua nei pressi degli edifici per ridurre drasticamente l'imbibizione che, comunque, difficilmente potrà essere annullata.

 

Condensa interna agli ambienti:

Aumenti eccessivi dell'umidità relativa interna ad un ambiente confinato possono essere dovuti all'affollamento temporaneo. E' utile ricordare che ogni persona è fonte di calore e vapore e fornisce all'atmosfera in media 0,05 kg/ora di vapore acqueo, quindi la massiccia presenza di persone riunite in un ambiente ristretto comporta un sensibile aumento di temperatura ed umidità.

Questo aumento di umidità spesso diviene causa di condensazione del vapore nelle parti fredde di murature ed oggetti, con conseguenti degradi associati (muffe, batteri, funghi ecc.).

 

Tre sono le principali soluzioni disponibili:

  1. La prima ,e forse la più semplice, può essere di garantire il ricambio dell'aria interna con quella esterna mediante l'apertura di finestre o con condotte apposite per la circolazione dell'aria.                                                                                  

  2. Una strategia differente è il trattamento completo dell'aria mediante unità meccaniche di aspirazione e reimmissione dell'aria dotate di sistemi di deumidificazione ed umidificazione e filtri per ridurre il particolato presente nell'aria (ventilazione meccanica controllata).                                                                                              

  3. Una terza via per ottenere una diminuzione degli effetti negativi della condensazione è il riscaldamento delle superfici per portarle al di sopra del punto di rugiada mediante riscaldamento dei locali. 

Risalita capillare:

La risalita capillare avviene quando l'acqua presente nel terreno risale nelle strutture, imbevendo malte, laterizi e calcestruzzo, per poi uscire per evaporazione alla base della muratura, dove quest'ultima esce dal terreno.

L'acqua che risale dal terreno è ricca di sali minerali disciolti in essa, i quali, quando l'acqua evapora dalla muratura, ritornano al loro stato cristallino, occupando un volume maggiore di quando erano sciolti.

Questa cristallizzazione provoca lo sgretolamento di intonaci e laterizi, causando danni irreparabili alle strutture, che, oltre un certo limite, devono essere sostituite e ricostruite, in quanto non più in grado di assolvere alla loro funzione originaria.

N.B.:

La deumidificazione dell'ambiente interno e l'asciugatura delle strutture mediante riscaldamento alla base (ad esempio mediante riscaldamento radiante a pavimento) in caso di problematiche di risalita capillare non è assolutamente consigliabile.

In questo caso non si farebbe altro che aumentare l'evaporazione dell'acqua di risalita, aumentando la deposizione di sali all'interno di intonaci e murature e quindi accelerando il degrado di questi ultimi.

Sarà compito del progettista predisporre opportune opere di allontanamento dell'umidità dalle strutture in questione, come accennato sopra, anche se il compito, in casi di strutture antiche, è arduo e può richiedere l'impiego opere invasive, non certamente praticabili in casi di Restauro Conservativo.

Degado biologico:

Si passa ora ad esaminare l'ultima macrocategoria di degradi, quella legata all'insorgenza di biodeteriogeni di vario tipo, ossia di specie animali e vegetali che si nutrono dei materiali, o che, semplicemente, creano colonie su di essi, definita genericamente "degrado biologico".

 


Negli edifici, ed in particolare in quelli storici, condizioni particolari del microclima interno e le loro variazioni, possono favorire lo sviluppo di microflora sui manufatti e sulle superfici, il che diviene causa di deterioramento biologico.

Ai fini del biodeterioramento, la quantità d'acqua presente nell'ambiente (quindi sia nei materiali che la disponibilità della stessa nell'aria) risulta essere il fattore discriminante. 

Anche la temperatura ha un'influenza elevata. Infatti si è visto che temperature comprese tra i 20° ed i 30°C favoriscono lo sviluppo di queste forme di vita.

Sebbene in ambienti confinati le variazioni di temperatura ed umidità relativa siano più ridotte di quanto avviene nell'ambiente esterno, si è visto come incrementi di soli 2-3°C a determinati livelli di umidità relativa, siano sufficienti, per esempio, alla germinazione di alcuni tipi di spore fungine, determinando la rapida colonizzazione delle superfici dei materiali su cui sono depositate (tessuti, legno, carta).

 


 

La ventilazione dei locali, dal punto di vista biologico, acquista una duplice valenza:

 

  • un aspetto negativo per le superfici è dato dalla veicolazione e diffusione di spore e batteri,

  • uno positivo è invece la disidratazione, l'asciugatura del materiale e delle cellule che ne blocca lo sviluppo.

 

Va detto però che il movimento d'aria, in condizioni normali, difficilmente risulta negativo, in quanto funzionale all'asciugatura dei materiali. Esso incide infatti sugli altri fattori ambientali, come temperatura, umidità relativa e, appunto, disponibilità d'acqua.

Concludendo:

Negli ambienti confinati, dunque, è bene tenere conto di ogni fattore che possa modificare le condizioni interne, in particolare non si deve omettere di considerare la presenza di sistemi di riscaldamento o raffrescamento e dei loro cicli di accensione e spegnimento, la presenza di utenti, l'apertura di porte e finestre (e quindi i ricambi d'aria), le fonti di illuminazione, la destinazione d'uso dei locali ecc..

 

Tutti questi aspetti, come già accennato, determinano variazioni delle condizioni termoigromentriche interne e sono da valutare con attenzione caso per caso.

Umidità da condensazione nei punti freddi

Umidità da infiltrazione causa di corrosione del metallo e di distacco degli strati esterni del calcestruzzo di una trave armata

A3r
Architettura

Umidità di risalita e deposizione dei sali disciolti nell'acqua, causa di distacco degli strati esterni dell'intonaco e di sgretolamento dei laterizi.

Esempi di degrado biologico dovuto a presenza di umidità esterna (muschio) ed interna (muffe o funghi).

Umidità da infiltrazione causa di marcescenza del solaio in legno

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